電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 距離保護(hù)PPT課件

1、第一節(jié) 距離保護(hù)的基本原理（理解）第二節(jié) 單相式阻抗繼電器的動(dòng)作特性及構(gòu)成原理（本章重點(diǎn)，掌握）第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式第五節(jié) 距離保護(hù)的震蕩閉鎖（理解）第六節(jié) 距離保護(hù)電壓回路的斷線閉鎖（理解）第七節(jié) 影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素（掌握）第1頁/共106頁本章講述了距離保護(hù)的基本工作原理主要組成元件及動(dòng)作時(shí)限，重點(diǎn)講述了單相式阻抗繼電器的構(gòu)成原理及其動(dòng)作特性。應(yīng)用幅值比較原理和相位比較原理在復(fù)平面上分析單相式阻抗繼電器的動(dòng)作特性，以及用這兩種原理構(gòu)成各種單相式阻抗繼電器的方法。本章講述了相間短路保護(hù)的基本接線方式及方向阻抗繼電器產(chǎn)生死區(qū)的原因，消除死區(qū)的措施及引入極化電壓。分析了過渡電阻、

2、分支電流、系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線對(duì)測(cè)量阻抗的影響。第2頁/共106頁1、要求了解距離保護(hù)的工作原理，主要組成元件及動(dòng)作時(shí)限特性2、重點(diǎn)掌握下述內(nèi)容：（1）常用阻抗繼電器名稱、特點(diǎn)及動(dòng)作參數(shù)（動(dòng)作阻抗、返回阻抗、測(cè)量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟練掌握用幅值比較原理和相位比較原理，在復(fù)平面上分析單相阻抗繼電器的動(dòng)態(tài)特性。以及用這兩種原理構(gòu)成常用單相式阻抗繼電器的方法。（3）掌握阻抗繼電器用于相間短路的基本接線方式；用于接地保護(hù)的基本接線方式。（4）掌握方向阻抗繼電器產(chǎn)生死區(qū)原因及消除死區(qū)的措施，并了解由于引入極化電壓對(duì)阻抗繼電器暫態(tài)特性的影響。（5）了解過渡電阻、電力系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線

3、，分支電流對(duì)距離保護(hù)工作的影響及其防止措施。（6）熟練掌握三段式距離保護(hù)的整定計(jì)算。第3頁/共106頁第一節(jié)第一節(jié) 一、 1、使用 電流保護(hù)，其整定值選擇、保護(hù)范圍隨電網(wǎng)接線方式和系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化 。對(duì)長(zhǎng)距離、重負(fù)荷線路，由于線路的最大負(fù)荷電流可能與線路末端短路時(shí)的短路電流相差甚微，采用過電流保護(hù)，其靈敏性也常常不能滿足要求。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的35KV高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用性能更加完善的保護(hù)裝置，距離保護(hù)就是其中的一種。第4頁/共106頁2.距離保護(hù)：是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的距離，并根據(jù)該距離的大小確定動(dòng)作時(shí)限的一種繼電保護(hù)裝置。測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)

4、之間的阻抗。該阻抗為保護(hù)安裝處的電壓與電流的比值，即 保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限是距離（或阻抗）的函數(shù)。即 1tf Z lmmmIUZ2K第5頁/共106頁二、距離保護(hù)的時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l l的關(guān)系稱為的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時(shí)限特性。距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時(shí)限特性。tKWL2WL1ZAB+ZKZKABCttt第6頁/共106頁1.起動(dòng)元件:2.阻抗測(cè)量元件:3.時(shí)間元件 ：其主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)。采用的是過電流繼電器或者低阻抗繼電

5、器或負(fù)序電流繼電器。 作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離（即測(cè)量阻抗），、段采用帶有方向性的方向阻抗繼電器。段采用帶有偏移特性的阻抗繼電器作用是根據(jù)預(yù)定的時(shí)限特性確定動(dòng)作的時(shí)限，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一般采用時(shí)間繼電器。 起動(dòng)IZIIZIIIZIIItIIt1&出口5.出口元件 ：保護(hù)裝置動(dòng)作后由出口執(zhí)行元件去跳閘并且發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。4、邏輯回路：邏輯回路的作用是對(duì)啟動(dòng)、測(cè)量回路送來的信號(hào)進(jìn)行分析判斷，作 出正確的跳閘決定。第7頁/共106頁三段式距離保護(hù)I段： 保護(hù)區(qū)為本線路全長(zhǎng)的80%-85%瞬時(shí)動(dòng)作于本線路出口斷路器； II段：保護(hù)區(qū)為本線路全長(zhǎng)，t=0.5s 動(dòng)作于本線路出

6、口斷路器； III段：躲最小負(fù)荷阻抗，階梯時(shí)限特性，延時(shí)動(dòng)作于本線路出口斷路器I、II段為主保護(hù)，III段為后備保護(hù)第8頁/共106頁第二節(jié) 阻抗繼電器 一、阻抗繼電器的動(dòng)作特性單相式阻抗繼電器是指加入繼電器只有一個(gè)電壓 （可以是相電壓或線電壓) Um和一個(gè)電流 Im（可以是相電流或兩相電流差) 的阻抗繼電器，加入繼電器的電壓與電流比值稱為繼電器的測(cè)量阻抗。作用：是測(cè)量故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗（距離），并與整定值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否動(dòng)作。 保護(hù)的啟動(dòng)阻抗為：NPIopZZ85. 0mmmIUZMN1mZ2P3TVTAmImU第9頁/共106頁TVTANPTVTANPNTANPTVNmm

7、mnnZnnIUnInUIUZ85. 0NPZ當(dāng)線路正方向0.85 處發(fā)生短路時(shí)，阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為： MN1mZ2P3TVTAmImUI段阻抗繼電器的整定值為TVTAopIsetnnZZ第10頁/共106頁反方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第三象限。如果測(cè)量阻抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動(dòng)作；反之，阻抗繼電器不動(dòng)作。 正方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第一象限，正向測(cè)量阻抗Zm與R軸的夾角為線路的阻抗角 L；IsetZ123MRPjXIsetZ1.由于過渡電阻及互感器誤差的影響，測(cè)量阻抗可能偏離Zset的方向2.考慮繼電器接線應(yīng)盡量簡(jiǎn)化并且便于制造和調(diào)試，阻抗繼電器的動(dòng)作特性應(yīng)該是包含Zset在內(nèi)的

8、簡(jiǎn)單圖形。第11頁/共106頁二、阻抗繼電器的構(gòu)成方法（一）全阻抗繼電器 特性：全阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以保護(hù)安裝點(diǎn)為圓心、以整定阻抗Zset為半徑所作的一個(gè)圓。圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)，圓周是動(dòng)作邊界。特點(diǎn)：動(dòng)作無方向性；起動(dòng)阻抗= =整定阻抗 oRjXsetZmZ1第12頁/共106頁NoImage1.比幅式全阻抗繼電器oRjXsetZmZ1setmmsetmZIUZZ動(dòng)作方程第13頁/共106頁NoImage90arg27090arg270setmmsetmmsetmsetmZIUZIUZZZZ2.比相式全阻抗繼電器oRjXsetZsetmZZ 1setmZZ 第14頁/共106頁T

9、VTAmImU1UZIsetm2U動(dòng)作量：制動(dòng)量：setmZIU1mUU2全阻抗繼電器交流回路的原理接線 第15頁/共106頁TVTAmImUsetmZIXUTURYUsetmmxZIUUsetmmYZIUU動(dòng)作量：制動(dòng)量：第16頁/共106頁方向阻抗繼電器的特性圓是個(gè)以整定阻抗為直徑而通過坐標(biāo)原點(diǎn)圓 ，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為制動(dòng)區(qū)。當(dāng)正方向短路時(shí)，測(cè)量阻抗Zm 在第I象限，如故障在保護(hù)范圍內(nèi)，Zm 落在園內(nèi)，繼電器動(dòng)作。反向短路，測(cè)量阻抗在第三象限，繼電器不動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作具有方向性。其阻抗動(dòng)作方程為：)cos(msetsetmZZm（二）方向阻抗繼電器 方向阻抗繼電器動(dòng)作特性oRjXsetZs

10、etmZZ mZset第17頁/共106頁1 1、方向阻抗繼電器、方向阻抗繼電器n特點(diǎn)：特點(diǎn)：當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不當(dāng)加入阻抗繼電器的電壓和電流之間的相位為不同數(shù)值時(shí)，起動(dòng)阻抗就不同。當(dāng)測(cè)量阻抗角同數(shù)值時(shí)，起動(dòng)阻抗就不同。當(dāng)測(cè)量阻抗角m=m=setset時(shí)，時(shí)，繼電器的起動(dòng)阻抗最大繼電器的起動(dòng)阻抗最大 。等于園的直徑，此時(shí)，阻抗繼。等于園的直徑，此時(shí)，阻抗繼電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。電器的保護(hù)范圍最大，工作最靈敏。 為使繼電器工作在為使繼電器工作在最靈敏狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整整定阻抗角最靈敏狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整整定阻抗角setset等于線路短路阻抗角等于線路短路阻抗角mm。n在第三象限

11、無動(dòng)作區(qū)在第三象限無動(dòng)作區(qū) setmsetZZZ21211、幅值比較動(dòng)作方程msetmmsetIZUIZ2121動(dòng)作電壓方程:l對(duì)于 電壓降可以用電抗變換器UX來獲得,對(duì)于Um 可直接從母線電壓互感器TV二次側(cè)獲得。msetIZ21第18頁/共106頁rUrIAU電壓形成回路動(dòng)作量 制動(dòng)量整流濾波整流濾波幅值比較回路執(zhí)行元件BUAUAU跳閘 第19頁/共106頁90arg27090arg270setmmmsetmmZIUUZZZ2.比相式方向阻抗繼電器動(dòng)作方程為Zset-ZmZset-ZmZset-ZmZmZmZm00090180270第20頁/共106頁方向阻抗繼電器交流回路原理接線TVTA

12、mImUsetmZI211UTUR2UsetmZI21mUsetmZIU211setmmZIUU212動(dòng)作量：制動(dòng)量：第21頁/共106頁（三）偏移特性阻抗繼電器它是以 為直徑的圓，坐標(biāo)原點(diǎn)在圓內(nèi)，正向整定阻抗 ，偏移第III象限的反向阻抗為 ，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，特性圓半徑為 圓心坐標(biāo)為setsetZZsetZsetZsetZ)1 (21)(21)(210setsetsetsetsetZZZZZZ特點(diǎn)：其動(dòng)作特性介于方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器之間其在第三象限的動(dòng)作范圍與偏移率的大小有關(guān)，一般取0.10.2.沒有完全的方向性第22頁/共106頁1.比幅式偏移特性阻抗繼電器以電流Im乘以上式兩邊，得

13、出偏移特性阻抗圓繼電器動(dòng)作特性方程為setmsetZZZ)1 (21)121setmsetZZZ)1 (21)121setmsetmmZIZIU)1 (21)1 (21（6-13）（6-12 ）幅值比較形式的動(dòng)作阻抗方程為 ：mZsetZZ)1 (2100ZZmsetZ第23頁/共106頁2、比相式偏移特性阻抗繼電器0090arg270setmsetmZZZZsetZZ)1 (2100090arg270setmmsetmmZIUZIUmZ0ZZm第24頁/共106頁四、具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器四、具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器 1. 1. 四邊形特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性四邊形特性阻抗繼電

14、器的動(dòng)作特性oD RCBA 四邊形以內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，以外為不動(dòng)作區(qū)，即測(cè)量阻抗末端位于四條邊上為動(dòng)作邊界。 第25頁/共106頁二、具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器二、具有多邊形動(dòng)作特性的阻抗繼電器 若測(cè)量阻抗落在四邊形以內(nèi)，則阻抗：若測(cè)量阻抗落在四邊形以內(nèi)，則阻抗： ， ， 四個(gè)阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角小于四個(gè)阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角小于180180，要求繼，要求繼電器動(dòng)作。若測(cè)量阻抗落在四邊形之外，則阻抗：電器動(dòng)作。若測(cè)量阻抗落在四邊形之外，則阻抗：ZIZI、Z2Z2、Z3Z3、Z4Z4四個(gè)阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角大于四個(gè)阻抗中任兩相鄰阻抗之間的最大夾角大于180180要

15、求繼要求繼電器不動(dòng)作。電器不動(dòng)作。 rZmZ1ZZZmA2ZZZmB3ZZZmC4ZZZmD第26頁/共106頁一一、方向阻抗繼電器的死區(qū)及其消除方法方向阻抗繼電器的死區(qū)及其消除方法 （一）（一）方向阻抗繼電器死區(qū)方向阻抗繼電器死區(qū)msetmmsetIZUIZ2121對(duì)幅值比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 對(duì)于相位比較的方向阻抗繼電器，其動(dòng)作條件為 ，無法進(jìn)行比相，因而繼電器也不動(dòng)作。 , 繼電器不動(dòng)作。安裝處第三節(jié) 方向阻抗繼電器的特殊問題發(fā)生此情況的一定范圍，稱為方向阻抗繼電器的死區(qū)。MN1mZ2P3TVTAmImUK第27頁/共106頁 （二）消除方向阻抗繼電器死區(qū)方法在幅值比較式方向

16、阻抗繼電器的兩個(gè)比較量中引入相等的插入電壓Uch 也叫極化電壓Uj。Uj 和Uch應(yīng)滿足以下要求（1）Uch和Uj應(yīng)與Um同相（2）當(dāng)保護(hù)安裝處出口短路時(shí)， Uch和Uj應(yīng)不為零或能保持一段時(shí)間逐漸衰減到零。方法一、采用記憶回路（同KW），主要是保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動(dòng)作。方法二、當(dāng)穩(wěn)態(tài)情況下，靠引入非故障相電壓（引入第三相電壓）消除兩相短路的死區(qū)。 第28頁/共106頁1、記憶回路： mUIRLCRUutmuJRuu 故障前故障后 在出口短路時(shí)，極化電壓 在衰減到零之前存在， 與 同相位，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 pUmU第29頁/共106頁 對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作的距離I段方向阻抗繼電

17、器，采用記憶回路，將電壓回路作成是一個(gè)對(duì)50HZ工頻交流的串聯(lián)諧振回路。 結(jié)論：在電阻R上的壓降 與外加電壓同相位，記憶電壓 Up 通過記憶變壓器與 Um 同相位。 RU1.記憶回路 JpsetIUUZK第30頁/共106頁引入記憶電壓以后，幅值比較的動(dòng)邊條件為： pmsetmUpmsetUIZUKUIZ2121第31頁/共106頁mU122121UUUIZUKUIZpmsetmUpmsetsetmZIPU1U2U 在出口短路時(shí)，極化電壓 在衰減到零之前存在， 與 同相位，故方向阻抗繼電器消除了死區(qū)。 pUmU1U2U第32頁/共106頁2.2.引入非故障相電壓：思考：記憶回路只能保思考：記憶

18、回路只能保證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過證方向阻抗繼電器在暫態(tài)過程中正確動(dòng)作，但它的作用程中正確動(dòng)作，但它的作用時(shí)間有限。時(shí)間有限。解決方法：引入非故障相電壓。 第三相電壓為C相，它通過高阻值的電阻R接到記憶回路中 Cr和Rr的連接點(diǎn)上。 正常時(shí) ：電壓 較高且L、C處于工頻諧振狀態(tài)，而Rh值又很大，第三相電壓 基本上不起作用。 ABUCU第33頁/共106頁當(dāng)系統(tǒng)中AB相發(fā)生突然短路時(shí)： hACLChACRLRLCLRCRUjXjXRRUIRjXIjXjXRjXII)(AChLLRcRPURXjXI jRIUUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU第34頁/共106頁結(jié)論：電阻R上電壓降

19、超前 90，即極化電壓與故障前電壓 同相位。因此，當(dāng)保護(hù)安裝處出口兩相短路時(shí)，第三相電壓可以保證方向阻抗繼電器正確動(dòng)作，即能消除死區(qū)。ACURUbEaE)(mabUEbUaUPRUUcEACU第35頁/共106頁 二、極化電壓的引入對(duì)方向阻抗繼電器動(dòng)作特性的影響 （一）方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性 1.比相式方向阻抗繼電器0090arg270setmmPZIUU在穩(wěn)態(tài)情況下Up與Um同相位，引入極化電壓不改方向阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)特性。當(dāng)保護(hù)安裝處發(fā)生金屬性短路時(shí)，由于Um=0，而Up不為零并可維持一段時(shí)間，所以繼電器仍然可以保持和有Um時(shí)完全相同的動(dòng)作特性。因?yàn)闃O化電壓Up為比相電路提供了一個(gè)相位參

20、考的依據(jù)，使方向阻抗繼電器能夠判別故障的方向，起了方向極化的作用，所以稱其為極化電壓。第36頁/共106頁02121|UZIUnZIsetmmTsetm實(shí)際動(dòng)作條件：比幅式方向阻抗繼電器mTsetmmKoperInUZIUZ0.02121UZIUnZIsetmmTsetm假設(shè)上式中各向量均為同相位，則上列方程可寫為0UZIUnsetmmToRjXsetZsetmZZmZ第37頁/共106頁考慮U0的影響后，給出Zop.k=f(Im)的關(guān)系曲線如下圖所示。 當(dāng)加入繼電器的電流較小時(shí)，繼電器的動(dòng)作阻抗將下降，使阻抗繼電器的實(shí)際保護(hù)范圍縮短。為了把動(dòng)作阻抗的誤差限制在一定的范圍內(nèi)，規(guī)定了加入阻抗元件

21、的電流必須使保護(hù)范圍誤差不超過10%，即精工電流。 三、阻抗繼電器的精工電流acImIoperKZsetZsetZ9.0第38頁/共106頁精工電流：就是當(dāng) 時(shí)，繼電器的動(dòng)作阻抗 ，即比整定阻抗縮小了10%。 三、阻抗繼電器的精工電流acmIIsetkopZZ9 . 0 因此，當(dāng) 時(shí)，就可以保證起動(dòng)阻抗的誤差在10%以內(nèi)，而這個(gè)誤差在選擇可靠系數(shù)時(shí)，已經(jīng)被考慮進(jìn)去了。 acmII op rZsetZ0.9setZrIminopImaxacIminacI第39頁/共106頁引入精確工作電流的意義： 1 1、它是用來衡量繼電器動(dòng)作阻抗與整定阻抗之間的誤差是否滿、它是用來衡量繼電器動(dòng)作阻抗與整定阻抗

22、之間的誤差是否滿足足10%10%的要求的要求 2 2、當(dāng)加入阻抗繼電器的電流大于精工電流，說明阻抗繼電器的、當(dāng)加入阻抗繼電器的電流大于精工電流，說明阻抗繼電器的誤差在誤差在10%10%之內(nèi)之內(nèi) 3 3、為了減小阻抗繼電器的誤差，精工電流越小越好。、為了減小阻抗繼電器的誤差，精工電流越小越好。第40頁/共106頁第三節(jié)第三節(jié) 阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式 一、對(duì)距離保護(hù)接線方式的要求及接線種一、對(duì)距離保護(hù)接線方式的要求及接線種類類 根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，加入繼電器的電壓和電流應(yīng)滿足如下要求： 1、繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障地點(diǎn)，即與故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離成正比。 2、繼電器

23、的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無關(guān)，即保護(hù)范圍不隨故障類型而變化。 第41頁/共106頁 阻抗繼電器常用的接線方式有四類，如下表所示。表中“”表示按相間電壓或相電流差，“Y”表示按相電壓或相電流。、接線方式；、接線方式 ；、反應(yīng)接地故障的接線方式。第42頁/共106頁 設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)千米，線路每千米的正序阻抗為Z1，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓應(yīng)為： 此時(shí)，KI1阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為 結(jié)論：在三相短路時(shí)，三個(gè)繼電器的測(cè)量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的正序阻抗，三個(gè)繼電器均能正確動(dòng)作。 lZIIlZIlZIUUUBABABAAB111)(（一）三相短路當(dāng)功率因數(shù)等于1 時(shí)，接入繼電

24、器的電壓 與電流的夾角為0 0，采用線電壓和兩相電流差的接線方式，為反應(yīng)各種相間故障，在B、C、A相各接入一只阻抗繼電器。A BCAIBICIZl)3(KlZIIUZBAABKI1)3(1 .第43頁/共106頁（二）二相短路: CCKBBBKAAACBAEUUlZIUUlZIUIII110) 2(KABCAIBICIZllZIEUlZIUlZIEIIUZlZIEUlZIEUlZIIIUZlZIIlZIIIIUZACKAAKAACACCAKIBCKBBCKBBCBBCKIBABABAABKI111)2(3 .111)2(2 .11)2(1 .)()(設(shè)AB兩相短路，對(duì)K而言第44頁/共106頁

25、結(jié)論：與三相短路時(shí)的測(cè)量阻抗相同。因此，KI1能正確動(dòng)作。KI2、KI3不會(huì)動(dòng)作。 同理，在BC或CA兩相短路時(shí)，相應(yīng)地分別有KI2和KI3能準(zhǔn)確測(cè)量而正確動(dòng)作。 第45頁/共106頁( (三三) )中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中兩相接地短路 設(shè)故障發(fā)生在AB相， 。設(shè)ZL表示每千米的自感阻抗，ZM表示每千米的互感阻抗，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的故障相電壓應(yīng)為：BAIIAALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L 2ABK第46頁/共106頁繼電器的測(cè)量阻抗為 ： 其值與三相短路時(shí)相同，保護(hù)能夠正確的動(dòng)作。 2ABKlZlZZIIlZZIIIIUZMLBAMLB

26、ABAABKI1)1 . 1(1 .)()(00接線方式在各種金屬性相間短路時(shí)，其測(cè)量阻抗 都等于保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的線路阻抗，能滿足距離保護(hù)的要求。AALBMBBLAMUI Z LI Z LUI Z LI Z L第47頁/共106頁二、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線方式二、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線方式 單相接地故障時(shí)，應(yīng)將故障相的電壓和電流加入到繼電器中。對(duì)A相阻抗繼電器，接入繼電器的電壓Um=UA,電流Im=IA。LZILZLZLZLZIA101101LZIKIA10)3(式中 稱為零序補(bǔ)償電流，其中 ，為常數(shù)；0IK0113ZZKZlZIlZIlZIIIlZIlZIlZIUUUUA

27、AAAAAAAAA00101021002211021)(第48頁/共106頁 接入繼電器的電流 ，則故障相阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為 它能正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)間的阻抗。為了反應(yīng)任一相的單相接地短路，接地距離保護(hù)也必須采用三個(gè)阻抗繼電器。這種具有3KI0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€方式能夠正確反應(yīng)單相接地短路、兩相接地短路和三相短路，此時(shí)接于故障相的阻抗繼電器的測(cè)量阻抗均為Z1L。 四、反應(yīng)接地短路阻抗繼電器的接線 03 IKIIAmLZIKIUZAAKI10)1(3第49頁/共106頁第五節(jié)第五節(jié) 影響距離保護(hù)正確工作的因素影響距離保護(hù)正確工作的因素這里，主要分析過渡電阻、分支電流、電力系統(tǒng)震蕩對(duì)

28、距離保護(hù)的影響。影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素主要有：、故障點(diǎn)的過渡電阻；、故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處之間的分支電流；、系統(tǒng)震蕩；、電壓互感器二次回路斷線；、互感器的誤差、串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)挠绊懙?0頁/共106頁一、保護(hù)安裝處和故障點(diǎn)間分支線對(duì)距離保護(hù)影響1、助增電流的影響：KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ1111KbABlZKlZ11CABIKlBKKIZADDBI第51頁/共106頁結(jié)論1 助增電流I IDBDB的存在，使AB線路A側(cè)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗增大，這意味著其保護(hù)范圍將會(huì)縮短，相當(dāng)于靈敏度下降 解決：在整定計(jì)算中解決，為保證選擇性，應(yīng)引入小的分支系數(shù)。第52頁/共10

29、6頁 2、外汲電流的影響：KbABlZKlZ11KABKABABABABKKmlZIIlZIlZIlZIZ111111CABIKlBK1KIZAD2KI第53頁/共106頁結(jié)論2汲出電流I IK2K2的存在，使阻抗繼電器的測(cè)量阻抗減小，保護(hù)范圍延長(zhǎng)，可能造成保護(hù)無選擇動(dòng)作。 解決：在整定計(jì)算中解決，為保證選擇性，計(jì)算動(dòng)作電流時(shí)引入最小分支系數(shù)。第54頁/共106頁 二、短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)影響1.短路點(diǎn)過渡電阻的特性 gggIlR1050短路點(diǎn)的過渡電阻主要是純電阻性的電弧電阻Rg，且電弧的長(zhǎng)度和電流的大小都隨時(shí)間而變化，在短路開始瞬間電弧電流很大，電弧的長(zhǎng)度很短，Rg很小。隨著電弧電流的

30、衰減和電弧長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，Rg隨著增大，大約經(jīng)0.10.15秒后，Rg劇烈增大。 第55頁/共106頁（二）過渡電阻對(duì)單側(cè)電源線路的影響 當(dāng)Rg較大時(shí)，可能出現(xiàn)Zm2已超出保護(hù)2第段整定的特性圓范圍，而Zm1仍位于保護(hù)1第段整定的特性圓范圍以內(nèi)。此時(shí)保護(hù)1和保護(hù)2將同時(shí)以第段的時(shí)限動(dòng)作，因而失去了選擇性。 保護(hù)2的測(cè)量阻抗為 ，gR 保護(hù)1的測(cè)量阻抗為 。 gABRZ第56頁/共106頁結(jié)論：短路點(diǎn)的過渡電阻總是使繼電器的測(cè)量阻抗增大，使保護(hù)范圍縮小，保護(hù)裝置距短路點(diǎn)越近時(shí)，受過渡電阻的影響越大，同時(shí)保護(hù)裝置的整定值越小，則相對(duì)地受過渡電阻的影響也越大。 第57頁/共106頁 對(duì)于雙側(cè)電源的網(wǎng)絡(luò)，

31、短路點(diǎn)的過渡電阻可能使測(cè)量阻抗增大，也可能使測(cè)量阻抗減小。 保護(hù)1和保護(hù)2的測(cè)量阻抗分別為 當(dāng)為正時(shí)，測(cè)量阻抗增大，當(dāng)為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗的電抗部分將減小。在后一種情況下，可能導(dǎo)致保護(hù)無選擇性的動(dòng)作。 jgKKgKKKBmeRIIRIIIUZ1112jgKKABKAmeRIIZIUZ111第58頁/共106頁 （五）防止和減小過渡電阻影響的方法 1）采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動(dòng)的阻抗繼電器，可防止過渡電阻對(duì)繼電器工作的影響。如偏移特性阻抗繼電器等2）利用瞬時(shí)測(cè)量回路來固定阻抗繼電器的動(dòng)作。就是把距離元件的最初動(dòng)作狀態(tài)，通過起動(dòng)元件的動(dòng)作而固定下來，當(dāng)電弧電阻增大時(shí)，仍以預(yù)定的時(shí)限動(dòng)作跳閘。它

32、通常應(yīng)用于距離保護(hù)第段。 第59頁/共106頁 KAIKMKTtZKImUmI第60頁/共106頁在短路的初瞬間，KA及KI均動(dòng)作， KM、KT起動(dòng)，通過KA的接點(diǎn)及KM自保持，此后KM的動(dòng)作與KI無關(guān)，經(jīng)過KT的延時(shí)發(fā)出跳閘脈沖。既使電弧電阻增大，使KI返回，保護(hù)仍能以預(yù)定的延時(shí)跳閘。KI-+KMKAKTKMKMKT圖6-63 瞬間測(cè)定裝置的原理接線圖減小過渡電阻對(duì)距離保護(hù)影響的措施減小過渡電阻對(duì)距離保護(hù)影響的措施第61頁/共106頁 三、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響 在電力系統(tǒng)中，由于輸電線路在電力系統(tǒng)中，由于輸電線路 1.1.輸送功率過大而超過穩(wěn)定極限、輸送功率過大而超過穩(wěn)定極限、 2.

33、2.無功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低、無功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低、 3.3.短路故障切除緩慢短路故障切除緩慢 4.4.由于采用非同期自動(dòng)重合閘不成功由于采用非同期自動(dòng)重合閘不成功 都有可能引起系統(tǒng)振蕩。都有可能引起系統(tǒng)振蕩。第62頁/共106頁（一）電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的分布（一）電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電流、電壓的分布 1.系統(tǒng)振蕩時(shí)電流變化的特點(diǎn)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)，設(shè) 超前于 的相位角為, ，且系統(tǒng)中各元件的阻抗角相等，則振蕩電流為 MENEEEENMZEZEEZZZEEINMSNLSMNMMMNMENEMRMXNRNX1X1RMI第63頁/共106頁cos1sinarctancos21)1 (

34、)1 (2hhehhEheEeEEEEEEjMjMjMNMNM2sin21MEEh)(2cos21zjNLMMehhZEZZZEISNLSMSNLSMzRRRXXX arctan2sin2ZEIMM第64頁/共106頁2sin2ZEIMM=360, ZEIMM/2=180, 0MI結(jié)論：振蕩電流的幅值及相位都與振蕩角有關(guān)，只有振蕩角恒定不變時(shí)，IM和為常數(shù)，振蕩電流才是純正弦函數(shù)，cos1sinarctanhh)(2cos21zjMNLMMehhZEZZZEI第65頁/共106頁系統(tǒng)M、N、Z點(diǎn)的電壓分別為： sMMMMZIEUsNMNLMMMNZIEZZIEU)(ZIEUMMZ21Z點(diǎn)位于Z

35、/2處。2.電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓的變化特點(diǎn)（系統(tǒng)阻抗角和線路阻抗角相等） LMNMMNZIUUU)21）UM,UN、UZ的矢量的末端落在EM-EN直線上3）UZ的矢量最小，Z點(diǎn)稱為系統(tǒng)在振蕩角為時(shí)的振蕩中心第66頁/共106頁母線M的電壓：MjMMMMMMZZeEEZIEU)1 (=0, 90, =180, 270, =360, MMEU MUMMMMZZE2EUU , MUMMEU ,MU)1 (jMNMNMeEEEEEE第67頁/共106頁 在Z點(diǎn)位于Z/2處，4）當(dāng)=180時(shí)，三相短路。 因此，繼電保護(hù)裝置必須具備區(qū)別三相短路和系統(tǒng)振蕩的能力，才能保證在系統(tǒng)振蕩狀態(tài)下的正確工作。 此點(diǎn)的電

36、氣參數(shù)與什么故障相類似？IM=2E/Z達(dá)最大值，電壓Uz=0，ZIEUMMZ21此點(diǎn)稱為系統(tǒng)振蕩中心。電壓Uz=0，第68頁/共106頁( (二）電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響二）電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響 M母線上阻抗繼電器的測(cè)量阻抗為應(yīng)用尤拉公式及三角公式，有 2cot122cot12cot12sin2)2cot1 (2sin22cos2sin22sin2sincos112222jjjjjejMjMNMMMMMMMMMMMmZZeZZEEEZIEIZIEIUZ11第69頁/共106頁 )2(, 02,1802)2(, 12,902)2(,2,022121000MmMmMmMmZZZctgZ

37、jZZZctgZjZZZctgctgZjZZZjXRooMNmZMZZ 211Z結(jié)論：阻抗繼電器的測(cè)量阻抗將在Z的垂直平分線OO上移動(dòng)。 當(dāng)由0變化到360時(shí)，測(cè)量阻抗終點(diǎn)的軌跡是垂直Z的直線。 MjMMmZZeIUZ112cot121jej第70頁/共106頁2cot21)21(2cot21)21(2cot2121ZjZnZjZZZZjZZZMMmZ21Z21當(dāng)n為不同數(shù)值時(shí)，測(cè)量阻抗隨變化的軌跡就是與oo平行的一條直線1.當(dāng)n=1/2時(shí)，特性直線通過坐標(biāo)原點(diǎn)，相當(dāng)于保護(hù)裝置安裝在振蕩中心處2.當(dāng)n1/2時(shí)，直線族與+ jX軸相交，此時(shí)振蕩中心位于保護(hù)范圍的正方向3.當(dāng)n1/2時(shí)，直線族與-

38、 jX軸相交,此時(shí)振蕩中心位于保護(hù)范圍的反方向。jX第71頁/共106頁以變電站M處的保護(hù)為例,其距離段起動(dòng)阻抗整定為0.85ZMN，在下圖中以長(zhǎng)度MA表示，由此可繪出各種繼電器的動(dòng)作特性曲線。 結(jié)論：在同樣整定值的條件下全阻抗繼電器受振蕩的影響最大，而橢圓繼電器所受的影響最小。 2.電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響 ANRjX1 23oo 第72頁/共106頁結(jié)論：(1)繼電器的動(dòng)作特性在阻抗平面沿oo方向所占的面積越大，受振蕩的影響就越大。(2)距離保護(hù)受振蕩的影響與保護(hù)安裝的地點(diǎn)有關(guān)。保護(hù)安裝地點(diǎn)越靠近于振蕩中心，距離保護(hù)受振蕩的影響越大，而振蕩中心在保護(hù)范圍以外時(shí)，距離保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。 （3

39、）當(dāng)保護(hù)的動(dòng)作帶有較大的延時(shí)時(shí)，如距離段，可利用延時(shí)躲開振蕩的影響。 ANRjX1 23oo 第73頁/共106頁( (三）振蕩閉鎖回路三）振蕩閉鎖回路 1.電力系統(tǒng)振蕩和短路時(shí)的主要區(qū)別。 (1)振蕩時(shí)電流和各電壓幅值的變化速度較慢,而短路時(shí)電流是突然增大,電壓也突然降低。 (2)振蕩時(shí)電流和各點(diǎn)電壓幅值均作周期變化，各點(diǎn)電壓與電流之間的相位角也作周期變化。 (3) 振蕩時(shí)三相完全對(duì)稱,電力系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量；而短路時(shí),總要長(zhǎng)期(在不對(duì)稱短路過程中)或瞬間(在三相短路開始時(shí))出現(xiàn)負(fù)序分量。 第74頁/共106頁2.2.對(duì)振蕩閉鎖回路的要求對(duì)振蕩閉鎖回路的要求 (1)系統(tǒng)振蕩而沒故障時(shí),應(yīng)

40、可靠將保護(hù)閉鎖。 (2)系統(tǒng)發(fā)生各種類型故障,保護(hù)不應(yīng)被閉鎖。 (3)在振蕩過程中發(fā)生故障時(shí),保護(hù)應(yīng)能正確動(dòng)作。 (4)先故障,且故障發(fā)生在保護(hù)范圍之外,而后振蕩,保護(hù)不能無選擇性動(dòng)作。 第75頁/共106頁1.1.利用負(fù)序利用負(fù)序( (和零序和零序) )分量起動(dòng)的振蕩閉鎖回路分量起動(dòng)的振蕩閉鎖回路 )(22UI第76頁/共106頁第77頁/共106頁第八節(jié)第八節(jié) 距離保護(hù)的整定計(jì)算距離保護(hù)的整定計(jì)算一、距離保護(hù)一、距離保護(hù) 段段 1.動(dòng)作阻抗 2.動(dòng)作時(shí)限 01tTVTAIpIsetrelABrelIpnnZZKZKZ1 .01 .1 .085. 08 . 0距離I段的動(dòng)作時(shí)間等于保護(hù)裝置的

41、固有動(dòng)作時(shí)間，一般小于0.12s第78頁/共106頁二、距離II段 整定原則： 1、與下一相鄰線路距離I段配合抗兩者取小者作為動(dòng)作阻取低壓側(cè)出口短路、躲過下一相鄰變壓器取7 . 0)(28 . 0)(1 .2 .1 .relTbABrelIIoprelIopbABrelIIopKZKZKZKZKZKZ式中 Kb為分支系數(shù)，minbABBCIIKTVTAIIpIIsetnnZZ1 .01 .繼電器的整定阻抗為第79頁/共106頁2.2.動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限 3.3.靈敏度校驗(yàn)：靈敏度校驗(yàn)： 如靈敏度不能滿足要求，可按照與下一線路保護(hù)第段相配合的原則選擇動(dòng)作阻抗，即第段的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比下一線路第段的動(dòng)作

42、時(shí)限大一個(gè)時(shí)限階段， 12tttt 5 .1op1ABsenZZK2 .opbrel1 .opZKZKZABttt21第80頁/共106頁三、距離III段1.整定原則（1）.躲過本線路最小負(fù)荷阻抗)/(cos,15. 11 . 13 . 12 . 19 . 011 .1 .1 .1 .max.min.min.1 .loasetIIIoperIIIsetIIIoperIIIsetresrellNllssresrelIIIoperZZZZKKIUZZKKKZ則作為測(cè)量元件若采用方向阻抗繼電器則為測(cè)量元件若采用全阻抗繼電器作取取第81頁/共106頁思考：靈敏度不能滿足要求時(shí)， 怎么辦？采用方向阻抗繼

43、電器，以提高靈敏度 方向阻抗繼電器的動(dòng)作阻抗為 結(jié)論：采用方向阻抗繼電器時(shí)，保護(hù)的靈敏度比采用全阻抗繼電器時(shí)可提高1/cos(m - L )。 L.minop.1relressKLcosZZK K K（2）與相鄰線路的第II段相配合85. 08 . 02 .opbrel1 .op取IIIrelABIIIIIIKZKZKZ第82頁/共106頁2 2動(dòng)作時(shí)限動(dòng)作時(shí)限 3.3.靈敏度校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn) 作近后備保護(hù)時(shí) 作遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，其靈敏度按相鄰線路末端金屬性短路故障來校驗(yàn) 式中，Kb為分支系數(shù)，取最大可能值。 ttt215 . 11 .opsenABZZK近2 . 1b1 .opsenBCABZKZ

44、ZK遠(yuǎn)第83頁/共106頁四、阻抗繼電器的整定四、阻抗繼電器的整定 保護(hù)二次側(cè)動(dòng)作阻抗 ；式中 Kcon接線系數(shù)。對(duì)全阻抗繼電器： 0接線， Kcon； 30接線， Kcon3 。對(duì)方向阻抗繼電器： 0接線， Kcon； 30接線， Kcon2 。op .opconTATTVKZZKK第84頁/共106頁五、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)五、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià) 1.主要優(yōu)點(diǎn) （1）能滿足多電源復(fù)雜電網(wǎng)對(duì)保護(hù)動(dòng)作選擇性的要求。（2）阻抗繼電器是同時(shí)反應(yīng)電壓的降低與電流的增大而動(dòng)作的，因此距離保護(hù)較電流保護(hù)有較高的靈敏度。 2.主要缺點(diǎn) （1）不能實(shí)現(xiàn)全線瞬動(dòng)。 （2）距離保護(hù)裝置較復(fù)雜，調(diào)試比較麻煩，可靠性較低

45、。 第85頁/共106頁 在圖6-70所示網(wǎng)絡(luò)中，各線路均裝有距離保護(hù)，試對(duì)其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)、段進(jìn)行整定計(jì)算。已知線路AB的最大負(fù)荷電流IL.max=350A,功率因數(shù)cos=0.9，各線路每公里阻抗Z1=0.4/km，短路阻抗角L = 70 ，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù)Kss=1,正常時(shí)母線最低工作電壓UMN.min取等0.9UN(UN=115kV)。 第86頁/共106頁例6-2題網(wǎng)絡(luò)圖第87頁/共106頁 AB 線路的正序阻抗 123040lZZAB1AB . BC 線路的正序阻抗 246040lZZBC1BC .變壓器的等值阻抗 1 .445 .311151005 .10100%2T2

46、TkTSUUZ解：解： 1.1.有關(guān)各元件阻抗值的計(jì)算有關(guān)各元件阻抗值的計(jì)算 第88頁/共106頁2.2.距離距離段的整定段的整定 )(minbrelrel1 .opBCABZKKZKZ(1)動(dòng)作阻抗： (2)動(dòng)作時(shí)間： 0Its2 .101285. 0rel1 .ABopZKZ(1)動(dòng)作阻抗：按兩個(gè)條件選擇。 3.距離段的整定1)與相鄰線路BC的保護(hù)3(或保護(hù)5)的段配合 1min100%85%IoppABZlZ第89頁/共106頁3.3.距離距離段段 )(minbrelrel1 .opBCABZKKZKZ215. 112)15. 01 (BABBA12minbXZXZZXXZXIIKABB

47、CBCAB19. 1215. 11301220min. b K10.8(12 1.19 0.85 24)29IIopZ第90頁/共106頁 2)按躲開相鄰變壓器低壓側(cè)出口點(diǎn)短路整定 取以上兩個(gè)計(jì)算值中較小者為段定值，即取 3距離段 )(Tmin. brel1 .opZKZKZAB2 .72) 1 .4407. 212(7 . 007. 2130122011 .opmax.Bmin.A13minbZXZXIIKAB 29opZ第91頁/共106頁 (3)(3)靈敏性校驗(yàn)靈敏性校驗(yàn)3.距離段 sttt5 . 0315 . 142. 212291 .opsenABZZK第92頁/共106頁4.4.距

48、離距離段整定段整定 (1) (1) 動(dòng)作阻抗：動(dòng)作阻抗： 0 . 25 . 035 . 01t1 .17035. 031159 . 031159 . 0)cos(maxLmaxAminAmin.LLkssrerelminL1 .opIIUZKKKZZ5 .172)8 .2570cos(115. 12 . 11 .1701 .opZ（2）動(dòng)作時(shí)間 :取其中較長(zhǎng)者 tttttt2310181或第93頁/共106頁BCABZKZZKmaxbop.1sen遠(yuǎn) 1）本線路末端短路時(shí)的靈敏系數(shù) 4.距離段 整定5 . 14 .14125 .1721 .opsenABZZK近2)相鄰元件末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)

49、 相鄰線路末端短路時(shí)的靈敏系數(shù)為 2 . 14 . 22448. 2125 .172sen遠(yuǎn)K第94頁/共106頁相鄰變壓器低壓側(cè)出口d2點(diǎn)短路時(shí)的靈敏系數(shù)中，最大分支系數(shù)為 4.距離段 48. 225251225minBminBmaxA12maxbXXZXIIKAB2 . 14 . 22448. 2125 .172sen遠(yuǎn)K第95頁/共106頁例6-1在圖6-68所示網(wǎng)絡(luò)中，各線路均裝有距離保護(hù)，試對(duì)其中保護(hù)1的相間短路保護(hù)、段進(jìn)行整定計(jì)算。已知線路AB和BC的最大負(fù)荷電流IL.max=450A,負(fù)荷的功率因數(shù)cos =0.8，各線路每公里阻抗Z1=0.4 /km，短路阻抗角 L = 70 ，電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)系數(shù)Kss=1.5,正常時(shí)母線最